地铁车站施工工法

-36.04
杂填土
工程地质情况
粉土
粘质粉土
粉细砂
卵石
轨面线 轨面线
粘土 粉土 粘质粉土 中粗砂
卵石
围护桩
工程地质概况 本车站暗挖段主要穿越粉细砂层、卵石层。 盖挖车站结构座落在粘土层上。 水文地质概况 本车站暗挖段受上层滞水、潜水及承压水 影响。 上层滞水：主要位于粘质粉土层，水位标 高37.22m； 潜 水：主要位于卵石层中，水位标高 26.35m； 承 压 水：主要位于砂卵层中，水位标高 21.38m。
3 适用范围
• 在穿越城市主干道及既有地下管线众多、 且地层结构复杂环境条件下高跨比小于 0.45的地铁车站，以及其它地下工程。
• 针对浅埋、多管线并存、拱顶含水粉细砂层等 复杂土工环境条件，通过系统的理论研究和工 程实践，在现有超浅埋暗挖地铁车站施工技术 的基础上，首次在国内成功开发并实施了单拱 双柱双侧洞暗挖车站施工工法，形成了一整套 关键技术，实现了复杂环境条件下侧洞法施工 技术的重大突破，从实践上突破了侧洞法施工 的传统理念，开发、丰富了浅埋暗挖法施工地 铁车站或大断面隧道的应用领域，为北京地区 乃至全国的地下工程建设提供了可资借鉴的工 程实例。
二、工法简介
• 北京市政建设集团有限责任公司承建的北京地铁五号 线08标段张自忠路站车站工程，在穿越城市主干道平 安大街施工时，为了保证工程质量和既有交通干道的 安全，研究开发了超浅埋单拱大跨双侧洞法暗挖施工 工法，并获得了成功。 • 在张自忠路工程之前，国内还没有单跨跨度超过20m 并采用双侧洞法施工的地铁车站。通过此次施工，形 成了对超浅埋单拱大跨双侧洞法暗挖地铁车站施工关 键技术的系统认识，并取得了一些重要研究成果：首 创了一整套复杂在环境条件下，超浅埋单拱大跨双侧 洞法浅埋暗挖地铁车站施工技术；构建了一整套大管 棚施工方法，并在工程中成功应用；确立了一套临时 支撑拆除与二衬施工力系转换控制技术；全方位实施 了地层变位分配控制原理，成功地将采用双侧洞法施 工的张自忠路站地铁车站的地表沉降值控制在了 45mm以内。
30
≤6mm 桩基础≤10 天然地基≤30
3
－
建筑物沉降
２/３Uｎ
2
位移管理等级
管理等级 Ⅲ Ⅱ 管理位移 U0＜Un/3 Un/3≤U0＜（2Un/3） 施工状态 可正常施工 应加强支护
Ⅰ
U0＞（2Un/3）
应采取特殊措施
监测结果
否
沉降位移是否超Ⅲ级管理
是
继续施工
安全 否 不 安 全
采取 特殊 措施
粘质粉土
粉细砂
卵石
粘土 粉土 粘质粉土 中粗砂
卵石
成孔后夯管跟进
大管棚注浆
小导管注浆
在进行管棚施工的同时，在管棚间及砂层内 打入小导管进行周壁预注浆。小导管选用 φ32.5的热轧钢管，t=3.5mm，长度3.0m，外 插角10°～12°，每三榀格栅打设一排，环向 间距0.5m（无管棚段间距加密为0.3m），管壁 每隔100～200交错钻眼，眼孔直径6～8mm。 注浆小导管用风钻打入。 由于本暗挖段顶部处于粉细砂及中粗砂层 中，根据现场试验确定，采用水玻璃浆液，水 玻璃浓度30Be，注浆压力控制在0.3MPa。
土方开挖及结构施工
单层三连拱隧道结构采用侧洞法施工， 先施工两端侧洞，采用CRD（交叉中隔壁） 法形成。
• 1、底纵梁模板全部采用钢模板，外面用“几”字形 工字钢支架进行加固，其中圆弧段工字钢为预先加工 定型支架。工字钢支架每隔1.2m设置一道，采用钢管 进行拉结，并用木方子与初衬相支撑。 • 2、顶纵梁和底纵梁一样，也采用工字钢支架对钢模 板进行加固。工字钢支架在支搭过程中，为了保证基 础的平整，采用37砖墙进行找平，南北方向布置木方 子作为承载的骨架，木方上方搁置工字钢支架，工字 钢支架的一侧紧邻初衬，另外一侧采用脚手架进行支 护。 • 3、主体暗挖的断面为三心圆组合成的三拱二柱结构， 因此其断面钢模板全部为外加工模板，又因侧墙厚度 较大为600～800mm，故全部采用满堂红架子进行支 撑。
4.工艺原理
4.1、 大管棚施工
1、 采用定向钻成孔，钻管跟进的施工工艺。
2、主要设备： 成孔与钻管跟进采用DD-20定向铺管钻机。 采用地质雷达进行钻进定向。 3、主要材料： 采用Φ159×8钢管，每端打入深度.34m。泥浆采 用进口高分子有机聚合物及与之相配的进口材料。
杂填土
粉土
159大管棚间距 500mm
1（导洞1开挖支护） 2（导洞2开挖支护） 3（导洞3开挖支护） 4（导洞4开挖支护） 5（导洞5开挖支护） 6（导洞6开挖支护）
15.1% 27.3% 41.2% 51.2% 62.8% 72.7%
15.1% 12.2% 13.9% 10.0% 11.6% 9.9%
7（两侧中拄支护）
8（侧洞二衬） 9（中洞拱部开挖） 10（中洞拱部横撑）
沉降位移是否超Ⅱ级管理
是
综合判断
否
沉降位移是否超Ⅰ级管理
是
暂停施工
Ⅲ级监测管理
沉降分阶段控制计算值
施工步序 隧道中心线正上方地表累计 下沉量（mm） -5.82 -9.21 -15.51 -18.36 -24.22 -28.92 -33.17 -34.42 -35.11 -36.25 -37.18 -38.28 -39.59 -41.13 -41.90 隧道中心线左侧6m处地 表累计下沉量（mm） -7.25 -14.52 -20.25 -26.13 -30.24 -34.09 与最终沉降的 百分比 各施工步的步 百分比
A16
N11
WA1
C14 B14 A15 N10
WA2
WA3 WA4 WA5 WA6
WA7
D15 D14
D11 D13D12
D10 D9 D8 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1
C13
B13
A14 A13 A12
C12
B12
C11 C10C9 C8
B11 B10B9 B8
测点平面布置图
北基坑 南基坑
GJJ-10钢弦式钢筋计、ZXY-Ⅱ型频率接收仪
JSS30A数显收敛计
TYJ-20型振弦式土压计
钢筋计的制作与安装
施工监测管理基准值
序号 项目 预警值(mm) 控 制 值(mm) 位移速率控制 (mm/d) 3 3
地表沉降 拱顶沉降 车站 暗挖 段
40 40
50 50
净空收敛
管线沉降
20
２/３Uｎ
1.前言
2.工法特点
• 2.1利用浅埋地铁单拱双柱双侧洞法暗挖车站施工 工法，能有效地控制地表沉降量，保护了既有道 路及管线的营运安全。使暗挖施工的地铁车站对 周边环境影响因素大大降低。 • 2．2首次采用地层变位分配控制原理，超前、主 动层层分解沉降值把预测变形、规划变形、和控 制变形汇于一体，在预测变形参数、规划变形参 数、控制变形参数的基础上，修正施工与支护参 数确保施工安全、快捷。 • 2．3首次建立了浅埋隧道上覆土层结构模型，据 此提出了地层预加固系统的作用机理。构建了一 整套超前支护大管棚的施工方法。控制了地层沉 降以及管线差异沉降对安全施工有着重要意义。 • 2．4双侧洞法优点为结构变形量较小，工期相对 较短，力系转换明确，节省原材料。
本车站为地下岛式车站，车站总长179.8m。平 安大街南北两侧为盖挖法施工的三层三跨箱型结构， 其基坑采用钻孔灌注桩加钢管内支撑的支护形式，南 端结构长55.8m，北端结构长55.4m，两端结构宽均 为26.2m。 穿越平安大街部分为暗挖侧洞法施工的单层三 连拱两柱结构，长68.6m，宽23.76m，采用复合式衬 砌。 车站附属构筑物共设四个出入口和两个风道， 其中西北、西南出入口为暗挖法施工东北、东南出入 口为明挖法施工。东北风道为明挖法施工，西南风道 为暗挖法施工。 该站共设有四个出入口通道及两个风道，总建 筑面积13316㎡。
地铁第一门
建成后的车站
三、监控量测
出入口
DF3
BG6 BG1
DF2
W2 DF4 DF5
G1 BG2 G2 G3 G4
DG4 DG1
BG5
临 时 办 公 楼
平 安 大 街
W1 W2' W1' W3' DF1
出入口
G5 G6 BG3 G7
DG3 BG4
DG2
西南风道
F4 F10 F9 F8 F7 F6 F5 F3 F2 F1
A11 A10A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 C7 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 C6 C5 C4 C3 C2
C1
车站暗挖段监测横断面图
地表沉降的规范测点
《建筑变形测量规程》二级观测精度及限差要求
变形 测量 等级 二 测点测站高 差中误 差（mm） <0.5 视线 长度（m ） <50 前后视距 视距累计 差 差 （m） （m） <2.0 <3.0 视线 高度 （m） >0.2 两次读数 附合或环线闭 两次高差之 之差 合差 差（mm） （mm） （mm） <0.5 <0.7 <1.0√n
北京地铁五号线08标段
张自忠路站
浅埋地铁单拱双柱双侧洞法 暗挖车站施工工法汇报
北京市政建设集团有限责任公司
一、工程简介
平 安 大 街
东四北大街
明挖三层结构
暗挖单层结构
明挖三层结构
平 安 大 街
五号线08标张自忠路站平面图
E
北
暗挖法施工68.6m
五号线08标张自忠路站纵剖面图
暗挖段上方既有管线情况三维图
• 关键点措施；1、在开挖过程中，严格遵循“管超前、严
注浆、短开挖、强支护、快封闭、早成环、环套环、勤量测” 十八字方针，为保证施工的顺利进行，项目部组织初衬验收小 组，对初衬施工的每道工序都进行严格的检查 。 • 2、初衬在施工过程中，根据开挖断面的大小、土质的情况在 大部分断面开挖过程中，采用台阶法施工。主体暗挖在土方开 挖过程中，由于掌子面多处于粉细砂层之中，为了保证掌子面 的稳定，在进行土方开挖前，对掌子面采取水玻璃浆液进行加 固（甲液浓玻璃：水＝1:3，乙液浓硫酸：水＝1:3，改性水玻 璃甲：乙＝3:1，PH值控制在2.5-3Be），以保证开挖中的安全。 同时，为了控制对平安大街沉降的影响，根据设计要求，采用 每榀打设锁脚锚管的措施，及时对初衬格栅进行加固。根据初 衬的施工进度，每隔5m左右对已施做完的初衬进行后背注浆， 以保证初衬背后的密实度。通过采取锁脚锚管及背后注浆等措 施，从而使主体暗挖的沉降值控制在设计范围内。 • 3、拱背注浆完成之后用美国劳累公司型号： SIR-2000雷达进 行探测。
F18
F17
F16 F15 F14 F13 F12 F11
东西北大街
C16 B16 A17
WC1
WC2
WC3 WC4 WC5 WC6
WC7
WB1
C15
WB2
WB3 WB4 WB5 WB6
WB7
E17 E12
E16
E15E14 E13
E11 E10 E1
E9 E8 E7 E6E5 E4 E3 E2
B15
操作人员进行格栅安装
项目质检人员对安装的格栅进行检查
Leabharlann BaiduIR-2000雷达进行探测
SIR-2000雷达
暗挖段已完成的底纵梁
暗挖段已完成的钢管柱
暗挖段已完成的顶纵梁
暗挖段已完成的车站二衬
断面扫描仪 型号：BJSD-2 对初衬、二衬施作完 毕后进行扫描
暗挖段防水施工
暗挖段已完成的中拱钢筋
暗挖段底纵梁支模图
暗挖段顶纵梁支模图
暗挖段曲线墙支模图
临时中隔壁拆除方案
①间隔拆除下导竖撑Ⅲ、Ⅳ，并施做仰拱混凝土； ② 间隔拆除上导竖撑I、Ⅱ和横撑V、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ。
最小主应力云图
衬砌弯矩图
塑性区分布图
临时中隔壁拆除拆除长度分析
驻地监理、项目质检人员 对暗挖施工进行过程检查
驻地监理、项目质检人员 对格栅进行检查
• 1、隧道初衬1、3、7导洞穿越粉细砂弱土层带，围岩自 稳能力差，无法形成承载拱，一旦开挖造成土体沉降变 形，均会向上传递直至地表，确保施工过程中的围岩稳 定，以安全施工为目标，采取何种切实可行的方法加固 围岩，改良隧道周边的土的力学性能，是本工程的关键 点。 • 2、依据设计，隧道施作之前，首先施工超前支护大管 棚这一工序，如何在施工大管棚时，确保土层与管棚外 壁之间的缝隙填充密实，回避由于施做大管棚先期引发 的沉降，是本工程的重点。 • 3、依据设计，隧道二衬施作前，应对初衬进行破除， 如何在初衬的凿除过程中，以安全生产为目标，确保支 护体系的稳定及已施工完的底纵梁、顶纵梁及钢管柱的 结构稳定是本工程的重点点。 • 4、在二衬施工过程中，如何完成对顶纵梁及侧墙的混 凝土浇筑，且保证混凝土的实体质量，是本工程的重点 点。